張建紅

摘 要：電工學(xué)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是電工學(xué)理論知識的一個重要補(bǔ)充，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，介紹了將計算機(jī)仿真軟件引入到實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中的優(yōu)點(diǎn)和方法。通過教學(xué)實例說明，利用計算機(jī)仿真軟件不僅有助于學(xué)生加深對電工學(xué)理論的理解和掌握，同時提高了學(xué)生的動手能力和實踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：電工學(xué)實驗 計算機(jī)仿真軟件 multisim

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0175-02

電工學(xué)是高校非電專業(yè)工科學(xué)生的一門必不可少的技術(shù)基礎(chǔ)課程。該課程具有其原理多、內(nèi)容抽象、理論性和實踐性較強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，同學(xué)們在學(xué)習(xí)理論課的同時，還增加了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。這不僅有助于學(xué)生加深對電工學(xué)理論的理解和掌握，同時還能夠提高學(xué)生的動手能力。然而，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式存在許多弊端。（1）實驗項目多以驗證性實驗為主，缺乏創(chuàng)新、設(shè)計性和綜合性實驗內(nèi)容，學(xué)生只要按照指導(dǎo)教師的要求和實驗指導(dǎo)書的操作步驟一步一步進(jìn)行就可完成實驗，很大程度上限制了學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。（2）由于受到實驗學(xué)時的限制，同學(xué)們很難在規(guī)定時間內(nèi)熟練掌握儀器設(shè)備的使用方法，這就不可避免的會造成儀器設(shè)備的損壞，實驗數(shù)據(jù)錯誤等問題，極大的影響了學(xué)生做實驗的積極性。針對上述存在的問題，要求我們應(yīng)不斷的研究探索新的實驗教學(xué)模式和實驗方法，來提高實驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

隨著計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和電路仿真軟件的不斷涌現(xiàn)，利用計算機(jī)進(jìn)行仿真實驗已經(jīng)成為一種非常有利的實驗教學(xué)輔助手段。與傳統(tǒng)的實物實驗相比，計算機(jī)仿真實驗具有直觀、形象、生動便于實現(xiàn)等特點(diǎn)，若在電工學(xué)課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中引入計算機(jī)仿真軟件，不僅能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的不足，同時利用仿真軟件中提供的各種分析方法，能夠使同學(xué)們更快、更好的掌握理論知識，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。

1 仿真軟件Multisim簡介

Multisim是由加拿大IIT（Interactive Image Technologies）公司于2007年推出的電子仿真軟件升級版本，它是一種以windows為基礎(chǔ)且專門用于電子線路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件。Multisim主要特點(diǎn)：（1）圖形工作界面友好、直觀，便于創(chuàng)建和定位電路。（2）Multisim為用戶提供了數(shù)萬種真實元器件和虛擬元器件。（3）Multisim軟件不僅提供了如萬用表、示波器等常用儀器，還提供了失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等儀器，其功能與實際儀表相同。（4）Multisim可以進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析、交流分析、直流掃描分析等十多種分析，這些分析方法基本能滿足一般電子電路設(shè)計和分析的要求。（5）Multisim可對模擬、數(shù)字和數(shù)?；旌想娐愤M(jìn)行仿真。（6）具有完美的兼容能力。

2 Multisim在電工學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用實例

2.1 基爾霍夫定律的驗證

基爾霍夫電流定律和電壓定律是電路理論中最基本的定律之一，它們分別用來描述節(jié)點(diǎn)電流和回路電壓。

基爾霍夫電流定律（KCL）：在任一瞬時，流入某一節(jié)點(diǎn)的電流之和必定等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和，亦即ΣI=0。基爾霍夫電壓定律（KVL）：在任一瞬時，沿任一回路循行方向（順時針方向或逆時針方向），回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零，亦即ΣU =0。

（1）在Multisim平臺上搭建仿真實驗電路，如圖1所示。選取仿真儀器萬用表，把三塊萬用表XMM1，XMM2，XMM3均設(shè)置成直流電流測量模式，并分別串接在三條支路中，單擊Simulate/Run命令進(jìn)行各支路電流的測量。假設(shè)三條支路的電流參考方向均指向A節(jié)點(diǎn)。

仿真結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)可以得出：通過節(jié)點(diǎn)A的三條支路的電流代數(shù)和為零，即1.926+ 5.987+（-7.913）=0。從而驗證了KCL定律的正確性。

（2）在Multisim平臺上搭建仿真實驗電路，如圖2所示。選取仿真儀器萬用表，把五塊萬用表XMM1～XMM5均設(shè)置成直流電壓測量模式，并分別并接在各個電阻元件上，單擊Simulate/Run命令進(jìn)行電壓的測量。

仿真結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)可以得出：相對電路的左右兩個支路ΣU=0，從而驗證了KVL定律的正確性。

3 結(jié)語

將Multisim仿真軟件引入到電工學(xué)實驗教學(xué)中，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且通過仿真實驗的演示，有助于學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解和掌握，使理論教學(xué)與實踐有機(jī)的結(jié)合起來，極大的提高了實驗教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和綜合應(yīng)用能力的提高起到良好的作用。

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